水土保持中淤地壩建設的相關要點探討

李跟彩

（甘谷縣水土保持站，甘肅甘谷 741200）

0 引言

水土流失嚴重是當下自然生態環境面臨的重要威脅，不僅會直接破壞生態環境，更會對人類的生活、耕作、飲水等造成不利影響。黃土高原地區高度重視水土流失現象的治理，其中建設與管理淤地壩正是極為常見而重要的手段。就目前來看，大量淤地壩工程項目的建設能否發揮相應的作用，關鍵在于淤地壩建設的質量與效果能否達到預期。

1 淤地壩及其水土保持作用

淤地壩是為了攔泥淤地而修建的壩工建筑物。黃土高原地區存在較為嚴重的水土流失以及泥淤地現象，嚴重影響地方農業發展，也會造成較為嚴重的用水不足問題以及生態環境破壞問題。為了改善泥淤地范圍不斷擴大、水土流失愈發嚴重的問題，早在20世紀50年代政府部門就積極帶領地方群眾探索淤地壩建設策略與方法，通過大量淤地壩將泥淤攔阻成壩地，起到了多方面的積極作用。

1.1 攔蓄入黃河泥沙

黃河中游地區的大量溝壑中的泥沙會流入黃河，這也是黃河水看起來十分渾濁的重要原因。通過修建和管理淤地壩的方式，能很好地從源頭上對泥沙進入黃河的通道進行封堵，有效減少流入黃河的泥沙量。這不僅能從源頭上為黃河治理提供支持，更能為黃土高原地區水土流失問題的解決創造有利條件。

1.2 擴大耕地面積

黃土高原地區可用的農業土地有限，而通過建設淤地壩形成的壩地能在一定程度上擴大耕地面積。淤地壩所淤積的泥土來自上游小流域坡面上流失掉的表土層，其中蘊含著極為豐富的有機質與水分，是十分適合農業種植耕作的土壤。淤地壩淤積形成的壩地作為農業耕作地塊具有良好的抗旱增產性能，穩產、高產效果明顯。

1.3 防洪減災

淤地壩的修建與運行，能通過小流域的方式實現梯級建設，同時會配套相應的治溝骨干工程，能起到良好的削峰、滯洪功能，從而起到防洪減災作用。

1.4 涵養水源

人畜飲水問題一直是黃土高原地區的重要問題。修建和運行淤地壩工程，不僅能通過滯洪的方式將部分洪水轉化為地下水或者排放到下游河道，還能在前期運行時作為水源工程，從而起到涵養水源、滿足人畜飲水需求、改善流域內水荒現象的作用。

1.5 調整土地利用結構

淤地壩的建設與運行能起到較為良好的生態環境保護與修復作用，逐步改善黃土高原地區水土流失嚴重的問題，擴大可用耕地面積，協調農林牧用地矛盾的同時增加植被覆蓋范圍。

2 水土保持中淤地壩建設管理的常見問題分析

2.1 壩系規劃布局不合理

淤地壩的建設并非單一工程，而是涉及大量項目。只有根據地方實際情況，合理規劃壩系布局，協調不同壩體之間的職能作用與關系，才能從宏觀層面保障淤地壩建設管理的有效性。但是目前部分地區對淤地壩的建設缺乏良好的宏觀規劃，并沒有從整體上對流域治理進行統一規劃，對壩間距、壩體功能之間的協調不到位，導致整體的流域治理、水土保持效果達不到預期，同時單個壩體的運行效果也會受到影響。

2.2 設計標準有待提升

當前，不少淤地壩的建設都存在設計標準偏低的情況。淤地壩的設計往往是以10 年一遇暴雨洪水進行設計，相較于水庫50年一遇洪水設計明顯標準要低得多，而且不少中小型淤地壩在設計階段對溢洪道考慮不足，導致洪水漫頂垮壩的概率有所增加，對淤地壩的運行管理而言有著巨大風險與威脅。而且部分地區的淤地壩建設時間較早，當時缺乏規范的校核標準甚至不需要進行校核，更進一步加劇了淤地壩設計標準偏低的問題。另外，防洪骨干工程的缺失也是部分淤地壩設計存在的問題，并沒有根據實際需求合理設計攔洪庫容，導致淤地壩在運行過程中可能會被沖毀。

2.3 施工質量偏低

施工質量不高是部分淤地壩工程建設存在的問題，尤其是部分早期建設的壩體這一問題更為嚴重。在施工組織管理水平不高、施工人員隊伍整體素養偏低、施工過程中沒有完全按照技術規范進行操作、施工監管不到位等因素的影響下，部分淤地壩的建設質量難以令人滿意，再加上早期淤地壩建設管理相關規范不夠完善，導致質量偏低的淤地壩工程在運行使用過程中存在較大風險。

2.4 壩體維護管理水平低

淤地壩在長期運行使用的過程中需要得到良好而有效的維護管理，才能減少病害、防止安全事故發生，確保淤地壩的職能作用得到充分發揮。但是目前淤地壩維護管理水平并不高，主要表現為日常管理經費欠缺、缺乏高素質的專業維護管理隊伍、維護管理制度不夠完善、日常檢修維護工作落實不到位等，導致壩系工程病險嚴重。

3 水土保持中提高淤地壩建設管理質量的要點

3.1 全面加強壩系規劃布局

淤地壩的建設需要從宏觀、全局角度切入，對區域地質條件、農業耕作條件等進行綜合分析，進而加強壩系規劃布局，確保淤地壩工程項目的建設完全符合地方水土保持、流域治理要求，同時確保淤地壩工程本身的合理性與有效性。新建淤地壩以及攔沙工程時，需要做好全面規劃，明確小流域壩系規劃的重要地位，根據小流域地區經濟社會發展情況以及基礎條件變化情況，合理選定淤地壩建壩地址。嚴格按照標準選定淤地壩選址條件，確保壩址必須具備布設“三大件”的工程條件，同時在規定允許范圍內盡可能延長設計淤積年限，從設計階段保障顯影的攔泥淤地效益。根據地方水文氣象條件進行水文計算，結合地勢、地質條件，能為淤地壩系的規劃布局提供重要依據。收集整合地方水文站的降雨資料以及洪水泥沙資料、水文手冊、梯田林草對設計洪水的影響等重要資料，然后根據相關規范與標準進行水文計算，在不考慮上游小型壩、谷坊等影響的情況下得到設計洪水的洪峰模數、洪量模數、輸沙模數等。其中，設計洪峰流量的計算需要根據實際情況合理應用推理公式法、檢查洪水法等，基于24 h暴雨量對變差系數、離差系數、模比系數等加以確定，通過合理的方法進行準確計算。設計洪量的計算需要以24 h設計雨量為基礎，結合相關資料進行頻次剖析計算或直接根據洪量徑流系數加以計算即可。洪水過程線的計算一般可采取概化三角形方法，通過推導的方式求得小流域環境下的對應結果。輸沙量的計算需要根據輸沙模數、侵害模數等對懸移質和推移質進行分別計算。另外還需要從全局層面對壩系中各單壩的建設時序進行合理調整，綜合考量包括建成速度、工程預算、工程綜合效益等在內的各項因素，通過合理的時序進一步提升壩系規劃與建設的質量及效率。

3.2 規范和踐行設計標準

對淤地壩設計標準加以規范和踐行，能從設計層面為淤地壩建設質量以及運行水平奠定必要根基，有效解決因設計不符合標準或者設計標準偏低而導致的各種問題。在確定淤地壩建設位置后，需要對相應的工程形式、樞紐布設等進行設計，制定具體的修筑方案。

3.2.1 明確庫容

對淤地壩的攔泥庫容與滯洪庫容進行分別計算。其中攔泥庫容的計算與確定需要基于相關規范和公式，滯洪庫容的計算與確定則需要采取調洪演算方式，并且應當對溢洪道入口底高程、斷面尺寸進行合理設計與校核。

3.2.2 明確壩高與壩體斷面尺寸

考慮攔泥壩高、滯洪壩高以及安全超高等因素，對淤地壩的壩高進行確定。而在確定壩高后，則可進一步對壩體斷面尺寸進行計算。其中壩頂寬度需要根據壩高以及是否有交通要求加以確定。如果有交通要求需要按照相關規定確定具體的壩頂寬，如果沒有交通要求，則需根據壩體類型以及壩高確定對應的壩頂寬。對壩高超過30 m與壩高未超過30 m兩種情況的水墜壩，分別將壩頂寬設置為5 m與4 m；對壩高為10～20 m、20～30 m、30～40 m的碾壓壩，需分別將對應的壩頂寬設置為2～3 m、3～4 m、4～5 m。坡率的確定同樣與壩高息息相關。針對水墜壩，其坡高分別為10～20 m、20～30 m、30～40 m時，對應坡率分別為2.00～2.50、2.25～2.75、2.50～3.00；針對碾壓壩，其坡高分別為10～20 m、20～30 m、30～40 m時，對應坡率分別為上游1.50和下游1.25、上游2.00和下游1.50、上游2.50和下游2.00。壩底寬的確定需要綜合考慮壩頂寬、坡率、壩高、馬道等因素，其計算方法為頂寬和上下游坡率之和與壩高的乘積和馬道數與馬道寬度的乘積相加之和。

3.2.3 放水工程設計

淤地壩工程往往需包含放水涵管，從而根據實際需要對洪水進行排放處理。放水涵管通常包含三大部分，其一為引水設備，即將淤地壩的水引入涵管并排放的設備；其二為壩底涵管，設置在壩底的涵管能將引水設備引來的洪水排送到指定位置；其三為出口段，該部分能將涵管中的水排出。設計淤地壩時需要對放水涵管的長度、涵管高程、出入口地點、管軸線與壩軸線關系等加以確定，以便后續施工能按照相應規范進行操作。對放水涵管的設計流量進行計算，通常按照3日排空10年一遇的一次洪水總量作為標準，至于放水孔的流量計算則需在此基礎上加大20%～30%流量。

3.2.4 設計溢洪道

溢洪道是淤地壩的重要建筑物，其造價往往較高，需要在設計階段加強設計。溢洪道設計需要對具體的位置、形式、出入口連接形式等加以確定，同時要對其入口段、斜坡段、消力池的水力進行分別計算，而且計算后需要進行校核。

3.3 全面加強施工管理

為了保障淤地壩施工質量，必須以提高施工人員隊伍整體素養為基礎，合理編制施工方案，加強施工管理和監督，確保各個施工流程均能按照規范和標準推進。

3.3.1 施工前準備

施工前相關部門與人員需要對設計圖紙加以熟悉，做好現場勘驗工作，并制定施工組織計劃，確保路、電、水、通信等暢通，根據需要準備好施工機械與物資，對施工場地與料場進行提前布置，明確監理工程師、施工技術人員等的職責。

3.3.2 施工放樣

正式施工前需進行施工放樣，按照先整體后局部、先控制后細部的順序進行操作，合理布設施工控制網點，對設計控制樁的位置以及高程加以確定，將壩體軸線設置為主導控制線，對各建筑物的斷面、坡比、高程等進行測放。

3.3.3 地基處理

對地基進行處理，能為淤地壩工程的高質量、高效率施工奠定良好根基。針對溝底淤泥層地基、溝底有堆積物地基、溝岸黃土臺地較厚的地基、巖石不透水地基、黃土或粘土地基、有泉水和滲水地基等，應當采取不同的方式進行有效處理，確保地基穩固可靠。

3.3.4 清基與削坡

對壩基范圍內的基礎進行清理，通常需要清理0.5 m以上，而且清基后應進行回填處理。如果土壩與兩岸山坡有所結合，需要進行削坡處理，確保削坡后的土質岸坡的坡度不超過1∶1，碾壓壩的坡度不超過1∶1.5，巖石岸坡的坡度不超過1∶0.5。

3.3.5 壩體填筑

壩體填筑是淤地壩施工的重點部分，需要先對壩基與岸坡的結合槽進行回填處理，通過分層回填并夯實的方式確保回填質量。然后可進行施工布局，將生活區、料場、加工場等進行合理布局，同時修建好相應的道路。對壩體進行全斷面水平填筑，只有必要時才采取前后段或左右段分段施工的方式。壩體水平填筑過程中需將接頭表土清除掉，確保結合部坡度不超過1∶3，填筑時夯實以防止出現軟弱通道，對施工接縫進行認真處理。壩體填筑時需要對涂料含水量進行嚴格控制，根據不同土料自身特性控制含水量即可，譬如沙壤土含水量最好為9%～15%，其他土壤含水量最好為16%～20%。之后需要進行鋪土與碾壓，完成壩體填筑施工。壩體填筑過程中需對擺脫邊坡進行嚴格控制，通過預留沉降高度等方式確保壩坡比符合設計要求。

3.3.6 放水工程與溢洪道施工

對引水工程與溢洪道進行施工通常使用鋼筋混凝土，須確保鋼筋、混凝土的特性符合施工要求，通過實驗的方式確定混凝土配合比與水灰比。施工過程中拌和混凝土需要根據試驗結果嚴格控制配料，根據現場條件采取機械拌和或人工拌和方式。對鋼筋進行調直、去銹、焊接、綁扎等加工處理，設置好相應的模板后，便可進行混凝土澆筑處理。澆筑混凝土后需做好相應養護工作，降低混凝土開裂等問題的發生概率。

3.4 做好壩體運行維護管理工作

全面做好壩體運行維護管理工作，是淤地壩建設管理的重要部分，直接關系到淤地壩的作用與效果能否得到充分發揮。在淤地壩系規劃階段，就需要對相應的淤地壩建設與管護職責加以明確。制定相應的管護制度和方案，投入足夠資金支持管護工作開展，加強管護人員隊伍培養和管理，嚴格按照規范定期對淤地壩進行檢查和維護，盡可能保障壩體長期處于良好運行狀態并發揮其作用。

4 結語

綜上可知，新時期淤地壩建設與管護變得越來越重要，直接關系到水土流失治理、農業發展乃至社會和諧。地方政府在積極建設淤地壩工程項目的過程中，一定要以提高工程建設質量、發揮淤地壩職能作用為要點，根據水土保持工作的需要加強淤地壩建設管理，全方位推進水土流失治理進程。